Un anno fa ha avuto luogo il lancio perfetto del James Webb Space Telescope

“Il giorno del lancio la pressione era molto alta. Eravamo convinti di potercela fare perché avevamo già 15 anni di preparazione, ma la pressione era ancora alta dopo una lunga campagna di lancio con una serie di problemi tecnici che dovevamo risolvere”, afferma Daniel D. Chambord, capo dell’ufficio di Kourou dell’ESA nella Guyana francese ed ex responsabile del progetto Ariane 5 di Webb.

Non è esagerato dire che il mondo intero stava guardando. Anni di sviluppo e prospettive promettenti hanno reso Webb il tanto atteso successore del telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA. Quindi Webb è stato niente di meno che un “momento Apollo” per l’astronomia, un’impresa molto complessa e ambiziosa. L’umanità ha atteso con impazienza il prossimo “grande occhio nel cielo”, un salto quantico nelle capacità tecnologiche che avrebbe ampliato il nostro campo visivo fino alle origini delle galassie e delle stelle.

La speranza di una nuova generazione di astronomi risiede nella guida del razzo Ariane 5 dell’Agenzia spaziale europea, che è appena scomparso tra le nuvole sopra il sito di lancio europeo di Kourou, nella Guyana francese.

Il decollo stesso avrebbe dovuto durare circa 30 minuti. La missione Kuro terminerà una volta ricevuta la conferma che Webb ha dispiegato automaticamente l’array solare, generato la propria energia e contattato il team dello Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimora, Maryland, USA.

esercizi e simulazioni

Massimo Steavelli, che dirige l’ufficio missionario di Webb a Baltimora, si è reso conto che la posta in gioco era alta: non ci sono pannelli solari, nessuna missione. Negli anni precedenti a questo momento, Massimo e il team delle operazioni di volo di STScI avevano ripetutamente provato cosa fare con Webb una volta nello spazio. Questi allenamenti sono completamente simulati al computer, il che li fa sembrare molto reali. All’inizio tutto sarà “nominale”. Ciò significa che il veicolo spaziale si comporterà come previsto. Quindi il piccolo team di ingegneri che ha programmato la simulazione ha iniziato a presentare problemi sconosciuti alla squadra di volo da scoprire e correggere.

L’esperienza più spaventosa è stata durante una simulazione in cui i pannelli solari non sono stati aperti. Quindi abbiamo funzionato con le batterie e poi sai che a un certo punto finirai l’energia”, dice Massimo.

Durante questa simulazione, il team di Massimo ha provato di tutto. Hanno inviato comandi manuali per eseguire il rilevamento. Quando ciò non ha funzionato, hanno iniziato a fare “alcuni passi di danza” in cui hanno fatto oscillare l’astronave nella speranza di rimuovere il piatto. Quando il tempo stava per scadere e il team aveva davvero tirato fuori tutti i trucchi, la simulazione ha finalmente collaborato e il tabellone è stato rivelato.

“È stato molto eccitante e qualcosa che non vogliamo sperimentare nella vita reale”, afferma Massimo.

Ma prima che gli operatori di volo potessero prendere il comando, Daniel e il suo team hanno dovuto mantenere la promessa di entrare in orbita in sicurezza.

Massima precisione di tiro

La giornata è iniziata presto. Daniel si è alzato alle 4:00 di questo Natale e si è diretto al lavoro dove ha deciso che tutto andava ancora bene con il launcher sulla piattaforma. Un’ora e mezza prima del lancio, è entrato nella sala di controllo principale e ha visto che gli ultimi compiti di pre-lancio erano stati completati. La procedura standard richiede che tutti questi preparativi finali siano completati 40 minuti prima del lancio. Dopodiché è il momento di aspettare la squadra.

“Diventi un po’ nervoso perché devi aspettare”, dice. Per alleviare la tensione, ha incontrato i media per rispondere alle loro domande. Sette minuti prima del lancio, è tornato nella sala di controllo ed è iniziato il conto alla rovescia.

Tutto a questo punto era automatizzato. L’intero team delle operazioni di volo si è concentrato sul monitoraggio dello stato dell’operatore, pronto ad interrompere se qualcosa fosse andato storto. Negli ultimi secondi è avvenuta l’accensione: prima il motore principale e sette secondi dopo i booster.

Il missile lanciato dalla piattaforma. Gli operatori monitoravano costantemente i dati di telemetria trasmessi dall’operatore, cercando la minima deviazione dalle aspettative.

Il team ha seguito il decollo e le diverse fasi. Prima i booster si sono separati, poi il proiettile si è diviso a metà in modo che una rete sia apparsa a un’altitudine di 110 km, quindi il primo stadio si è separato, il secondo stadio è stato acceso e successivamente è andato fuori servizio. Infine, ad un’altitudine di 1400 km, Ariane Webb è stata lanciata. La telecamera sul razzo osservava il telescopio spaziale allontanarsi, regolando la sua traiettoria lungo il percorso. Pochi minuti dopo, quando era in pista, Webb ha installato automaticamente i pannelli solari e ha iniziato a inviare segnali alla squadra di Massimo a Baltimora. Daniel e il suo team hanno completato la loro missione.

Ma non è andata proprio così.

Si presumeva che durante i pochi minuti necessari a Webb per calcolare ed eseguire la manovra orbitale, il veicolo spaziale si sarebbe spostato fuori dalla visuale della telecamera del razzo e l’apertura del pannello solare non sarebbe stata visibile. Ma 70 secondi dopo aver staccato la spina, il pannello solare si è aperto di scatto.

Era chiaro a Kuro perché. Il lancio di Ariane è stato così preciso che non è stata necessaria una manovra di correzione dell’assetto. Il software di bordo di Webb lo ha capito, quindi saltalo e passa all’attività successiva, dispiegando l’array solare e comunicando con Baltimora. È stato impressionante vedere quanto fosse preciso il lancio.

“Ricordo ancora le reazioni dei miei colleghi dell’ESA e della NASA intorno a me quando è successo. Tutti erano così entusiasti”, dice Daniel.

Modifiche speciali

L’estrema precisione dell’iniezione del cingolo alla separazione è stata il risultato di alcune cose extra fatte dal team Kuro. In primo luogo, è stato deciso di calibrare le unità di gestione inerziale (IMU) del lanciatore il più vicino possibile al lancio. Questi dispositivi forniscono informazioni sui movimenti del missile che vengono utilizzate nei calcoli di bordo che guidano i sistemi di guida. E poiché era così accuratamente calibrato, l’Ariane 5 sapeva esattamente dov’era e dove era diretto.

In secondo luogo, il team ha regolato attentamente il collegamento e l’allineamento degli acceleratori dello stadio superiore in modo che dopo l’accensione dello stadio superiore non ci fosse tensione e la traiettoria non fosse disturbata.

Oltre al profilo della pista, il team ha apportato un’altra modifica speciale, questa volta per proteggere lo stesso Webb. La NASA era molto preoccupata che l’eventuale atmosfera residua nel cono del muso avrebbe causato l’espansione delle bolle d’aria intrappolate nel parasole ripiegato e la lacerazione dei sottili strati del parasole dal telescopio. Così l’Agenzia spaziale europea ha sviluppato un sistema che costringe le ultime molecole d’aria a uscire dal muso prima di aprire l’involucro ed esporre Webb al vuoto dello spazio. “Abbiamo anche pensato che fosse un grande risultato il fatto che la pressione residua fosse molto più bassa del normale dopo diverse dimostrazioni sui precedenti voli Ariane 5”, afferma Daniel.

Sebbene il funzionamento di questo sistema non sia stato confermato se non più tardi, quando l’aletta parasole è stata aperta e trovata integra, il rilevamento precoce del pannello solare è stato immediatamente evidente al team. Tuttavia, il vero valore della massima precisione di iniezione del lanciatore non era noto fino a quella sera, quando il team di Baltimora ordinò al veicolo spaziale di eseguire un’altra manovra.

Massimo era in servizio mentre si preparavano a correggere la metà rotta 1A. Questa è stata una spinta in più necessaria per garantire che Webb raggiungesse con successo la sua posizione finale a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra. Per calcolare il tempo di accensione necessario, Webb lo ha seguito per circa 12 ore, dopodiché il team di dinamica di volo del Goddard Space Flight Center della NASA ha analizzato attentamente i numeri. A quel tempo, la portata del successo di Aryan divenne davvero evidente.

L’iniezione della pista era così sottile che l’accensione non sarebbe durata quanto previsto. “Allora sapevamo che avremmo avuto carburante extra”, dice Massimo.

Dopo la manovra, hanno ricominciato a tracciare e calcolare. Si scopre che il carburante risparmiato può ora essere utilizzato per mantenere Webb in un’orbita operativa e prolungare così la vita della missione.

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Scienza debole, scoperte deboli

Quando i calcoli sono fatti, ha annunciato la Nasa Che grazie all’ESA e ai suoi partner azionisti, Arianespace, ArianeGroup e CNES, la durata della vita di Webb è ora raddoppiata. Invece di una missione di 10 anni, Webb ora ha abbastanza carburante a bordo per farla funzionare per 20 anni. Osservazioni deboli, scienza debole, scoperte deboli.

Trasformando un lancio di routine nei momenti più belli di Ariane 5, il team europeo ha raddoppiato il prossimo grande salto dell’umanità verso una migliore comprensione delle sue origini.

“Questo è stato un momento straordinario e gratificante per tutti noi, soprattutto dopo tutti i ringraziamenti del team Project Webb della NASA”, ha affermato Daniel.

Ma a quel tempo i festeggiamenti erano piuttosto sommessi. Questo giorno di Natale 2021, la maggior parte delle persone era entusiasta di tornare a casa dalle proprie famiglie. Ma i ricordi di ciò che hanno realizzato quel giorno sono ancora freschi.

“Puoi vedere alla base che le persone sono molto orgogliose del lancio di Webb. Puoi ancora vederle indossare la loro polo Webb “, dice Daniel.E nell’umile mondo delle operazioni spaziali, non c’è dimostrazione di orgoglio più chiara di quella.

maggiori informazioni
Webb è il più grande e potente telescopio mai lanciato nello spazio. In base a un accordo di cooperazione internazionale, l’ESA ha lanciato il telescopio utilizzando il veicolo di lancio Ariane 5. Attraverso la collaborazione con i partner, l’ESA è stata responsabile dello sviluppo e della qualificazione delle modifiche ad Ariane 5 per la missione Webb e dell’acquisto del servizio di lancio da parte di Arianespace. L’ESA ha anche fornito il potente spettrometro NIRSpec e lo strumento MIRI al 50% nel medio infrarosso, progettati e costruiti dal MIRI European Consortium, finanziato a livello nazionale, in collaborazione con il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA e l’Arizona State University. Webb è una partnership internazionale tra la NASA, l’Agenzia spaziale europea e l’Agenzia spaziale canadese.